Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Уменьшение паразитной индуктивности проводников импульсного устройства
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Печатные платы (PCB) > Работаем с трассировкой
TheOne
Здравствуйте! Так случилось что требуется расположить ключи на расстоянии в ~380мм от драйвера.

По моим расчётам дорожка, шириной 1 мм, до затвора составит ~500нГ.
А шириной 0.5мм ~ 550нГ
Это верно?

Если верно, то далее:
пришла в голову идея провести 2 параллельные линии, шириной по 0.5мм каждая, до затвора.

итого получиться уже 225 нГ, уже не так страшно.

Ток по проводнику 2 Ампера максимум, линия имеет небольшие изгибы, но в основном прямая.

Моё утверждение верно, что будет лучше две дорожки провести чтобы снизить в два раза индуктивность, либо в импульсной схеме не так всё просто и где-то собака зарыта ?

Просто в заводских изделиях такого не встречал.

Спасибо.



magnum16
Если дорожки будут близко, то индуктивность уменьшится не сильно из-за взаимной индуктивности. Вообще, в вашем случае надо рассматиривать индуктивность петли, а не участка цепи. Как у Вас течет обратный ток?
TheOne
Какое расстояние должно быть между дорожками?
можно выполнить:
две дорожки 0.5мм, между каждой 0,38мм
либо 0,38мм и 0,5мм междку дорожками.

Есть ли какая зависимость необходимого зазора от ширины проводников?

обратный ток течет большим полигоном на другом слое, он заметно короче чем затворные и у верхнего плеча и у нижнего.

PS медь 105мкм
HardEgor
Цитата(TheOne @ Jan 19 2014, 21:31) *
обратный ток течет большим полигоном на другом слое, он заметно короче чем затворные и у верхнего плеча и у нижнего.

Имеется ввиду обратный ток затвора, индуктивность дорожки по которой течет этот ток тоже надо прибавить.

Вообще индуктивность зависит от длины и сечения дорожки. Чем больше сечение, тем меньше индуктивность. Плюс надо учитывать вытеснение тока из центра проводника, если у вас скорости нарастания большие.
TheOne
Извиняюсь, я может чего не до-понимаю, но обратный ток течет от истоков до пинов VS и COM драйвера большими полигонами.
частота 100кГц. В затворах ключей 40 ом.

Давайте сконцентрируемся именно на затворных дорожках.

Индуктивность считал в программе "Калькулятор радиолюбителя", и там, увеличение ширины практически не снижает индуктивность.
Чтобы получить 220нГ нужен проводник шириной аж 40мм при требуемой длине 380мм.
это нереально.

Поэтому вопрос о параллельных проводниках актуален.

Но в тоже время я не знаю для какой толщины меди он считает. Буду признателен если поможете разобраться.
magnum16
Давайте посчитаем индуктивность петли. Если полигон, по которому течет обратный ток, находится под дорожкой по всей ее длине, то для оценки можно использовать формулу для провода над проводящей стенкой. См., например, http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%...%81%D1%82%D1%8C (Проволока параллельна стене, высокая частота). Пусть a=0.5 мм, d=1.5 мм (толщина платы). Для длины 380 мм получаем 137 нГн.
Способы уменьшения индуктивности - уменьшение толщины платы или препрега для многослойки и увеличение толщины дорожки. Параллельные проводники хуже, чем одна дорожка с шириной равной сумме проводников и зазора между ними.

Полезная ссылка http://www.learnemc.com/tutorials/estimati...mating-L01.html
TheOne
Спасибо! Читал об этом, но забыл учесть. Да действительно проходят, как раз половина пути дорожек под VS полигоном, половина под COM полигоном.

Цитата
Параллельные проводники хуже, чем одна дорожка с шириной равной сумме проводников и зазора между ними.


Разъясните пожалуйста, почему? неужели расстояние 0,5мм между дорожками даст огромную(?) взаимную индуктивность? Можно численный пример для моего случая?

magnum16
Берем формулы из Калантарова http://gen.lib.rus.ec/book/index.php?md5=2...43E0&open=0
Индуктивность проволоки на ВЧ
L=mu0*l/2/pi*(ln(2*l/r)-1)
Взаимная индуктивность двух проводников при h<<l (h - расстояние между проводниками)
M=mu0*l/2/pi*(ln(2*l/h)-1+h/l-h^2/4/l^2+...)
далее прикиньте сами
TheOne
Спасибо!

Верно ли это утверждение: "сближение прямого и обратного провода приводит к снижению эффективной индуктивности провода" - для близко расположенных проводников на печатной плате на одном слое, либо только при расположении на противоположных слоях?
magnum16
верно при любом расположении. уменьшается индуктивность контура, т.к. уменьшается его площадь.
ViKo
Попробуйте в этой программе посчитать.
http://www.saturnpcb.com/pcb_toolkit.htm
TheOne
Спасибо! И на последок еще один глупый вопрос: "сближение прямого и обратного провода приводит к снижению эффективной индуктивности провода" - имеется ввиду именно обратный ток, либо это будет действовать на два проводника, если один из них земля относительно сигнального и по этой земле ток не возвращается в драйвер?
Например:
1. в свободном месте рядом с проводником провести земляной полигон в никуда;
2. в свободном месте рядом с проводником провести земляной полигон, скажем дооооо... , пленочного конденсатора, который включен между COM и +300V. Т.е. по отношению с сигнальным проводом он будет землей, но ток по нему течь обратно до драйвера не будет.

Tanya
Цитата(TheOne @ Jan 20 2014, 08:37) *
Спасибо! И на последок еще один глупый вопрос: "сближение прямого и обратного провода приводит к снижению эффективной индуктивности провода" - имеется ввиду именно обратный ток, либо это будет действовать на два проводника, если один из них земля относительно сигнального и по этой земле ток не возвращается в драйвер?

В некоторых умных книжках написано, что индуктивность - это отношение удвоенной энергии поля к квадрату тока в контуре. Энергия поля пропорциональна интегралу по всему пространству от квадрата напряженности магнитного поля (пусть магнитная проницаемость равна 1 - нет ферромагнетиков). Магнитное поле (напряженность) будет линейной функцией тока. Поэтому индуктивность, как и емкость, - чисто геометрическая величина. Отсюда - чем толще проводник, и чем меньше область, где он создает поле, тем меньше индуктивность.
magnum16
Конечно, имеет смысл сближение только тех проводников, по которым течет ток контура. Но так как нас интересует ВЧ ток, то он может проходить через фильтрующие емкости. ВЧ сигнал идет по пути наименьшего импеданса.
В Ваших примерах в 1 случае индуктивность не изменится, во 2 случае уменьшится, если ВЧ ток будет идти по +300V. (для этого надо добавить еще конденсатор около драйвера между +300V и COM )
=AK=
Цитата(TheOne @ Jan 20 2014, 01:20) *
обратный ток течет от истоков до пинов VS и COM драйвера большими полигонами.


Представьте, что вы соединили драйвер с затвором при помощи коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом (или 75 Ом), и согласовали волновое сопротивление или со стороны драйвера, или со стороны затвора, или с обоих сторон. Будет ли в такой конфигурации играть какую-то роль индуктивность? Нет. Ни индуктивность кабеля, ни емкость сами по себе не будут иметь ровно никакого значения. Можете хоть десятиметровым кабелем соединять. Если кабель согласован, а его волновое стабильно, можете хоть сотни мегагерц по нему гонять, форма сигнала исказится мало.

Теперь, вместо того, чтобы возиться с кабелем, сделайте из ПП эквивалент кабеля. То есть, соедините драйвер с затвором при помощи печатного проводника со стабильным волновым сопротивлением, не имеющего резких изгибов (изгибы под 45 градусов вполне допустимы). Есть много способов как можно сделать из ПП "длинную линию". Очень простой и эффективный способ такой: пустите проводник фиксированной ширины с одной стороны ПП, а на другой строне под ним везде должен лежать земляной полигон шириной как минимум в несколько раз шире самого проводника. Чтобы волновое не сильно колебалось, не располагайте другие проводники вблизи вашей "длинной линии", соблюдайте дистанцию.

Как вариант, в дополнение к земляному полигону на обратной стороне, можете на стороне проводника, с обоих сторон от него, с зазором фиксированной величины пустить земляные проводники. Так можно сделать более компактную линию, но считать ее волновое труднее.

Величину волнового сопротивления длинной линии не обязательно выбирать равной 50 или 75 Ом. Главное, чтобы оно было выше, чем выходное сопротивление драйвера. Тогда для согласования передающего конца линии достаточно на выход драйвера впаять небольшой резистор, чтобы в сумме сопротивление этого резистора и выходное сопротивление драйвера было равно волновому длинной линии.

Или на стороне затвора между линией и затвором тоже можно впаять резистор. Его величина должна быть равна волновому сопротивлению линии. С учетом того, что затвор представляет собой емкость, это тоже обеспечит согласование, но на приемном конце.

Или можете и там и там согласовать, это еще лучше.
magnum16
Затвор силового транзистора согласовать с линией в широкой полосе частот сложно. По крайней мере, мне не удавалось. Конечно, все зависит от фронтов и затворных емкостей.
НЕХ
А не проще ли поступить классически -
выходной повторитель драйвера разместить непосредственно около ключа ?
обычно достаточно одного рпр-транзистора и диода...
=AK=
Цитата(magnum16 @ Jan 20 2014, 21:34) *
Затвор силового транзистора согласовать с линией в широкой полосе частот сложно. По крайней мере, мне не удавалось. Конечно, все зависит от фронтов и затворных емкостей.


Я не предлагал согласовывать затвор с линией, мне это даже в голову не приходило, мне такая задача представляется странной. Я предлагал линию согласовать с двух сторон, чтобы избавиться от отражений. Соответственно, после этого в эквивалентной схеме между драйвером и затвором появится линия задержки и согласующие резисторы, которые чаще всего и без того нужны. А вот индуктивности там не будет.
magnum16
Если я Вас правильно понял, то получается что-то типа: (нижняя цепь)
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Мне кажется, это не особо лучше просто демпфирования LC колебаний резистором без использования линий с контролируемым импедансом.
Полосковую линию малого импеданса сделать сложно. (25 Ом на fr4 1.5 мм это ширина полоска порядка 10 мм)
=AK=
Цитата(magnum16 @ Jan 20 2014, 22:23) *
Полосковую линию малого импеданса сделать сложно. (25 Ом на fr4 1.5 мм это ширина полоска порядка 10 мм)

ТС не озвучил ни частоту, ни требования к фронтам, ни наличие резисторов в затворе, ни причины своей боязни индуктивностей. Так что симулировать нечего. На приведенных вами графиках очевидным образом доминируют резисторы, поэтому и вредного влияния индуктивности не очень заметно, и выигрыш за счет использования линии с контролируемым волновым невелик. А что там у ТС в реальности - неизвестно.

Касательно самой линии, то я предлагал еще пустить земляные проводники рядом с сигнальным, это уменьшит волновое и/или габариты. Кроме того, для уменьшения суммарного сопротивления достаточно согласовывать с одного конца. И, наконец, можно не полностью согласовывать. Ведь согласовывать обычную дорожку никто в этом топике не собирался, все зациклились на ее индуктивности. А дорожка, выполненная по правилам полосковой длинной линии, автоматически будет иметь минимальную индуктивность, поскольку в такой линии прямой и возвратный токи протекают максимально близко друг к другу, так что их поля взаимно компенсируются. Поэтому предлагаемое решение, даже безо всякого согласования линии, уже является наилучшим в рамках предыдущего обсуждения. А если еще и озадачиться согласованием, хотя бы частичным, то можно ожидать еще лучших результатов.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.